JP5715456B2 - アルキルスルホニルカルバメートの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルキルスルホニルカルバメートの製造方法に関する。

アルキルスルホニルカルバメートは、種々の医薬、農薬等の中間体として有用である。従来、アルキルスルホニルカルバメートの製造方法として、いくつかの方法が知られている。例えば、乾燥アセトン溶媒中で、アルキルスルホンアミドとクロロ炭酸アルキルエステルとを、炭酸カリウムを用いて反応させ、アルキルスルホニルカルバメートを合成する方法（非特許文献１）を挙げることができる。この方法では、クロロ炭酸アルキルエステルが一般に水と容易に反応して分解してしまうおそれがあることから、反応が禁水条件で行われる。

Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２３（６），９２３−９２６（１９５８）

非特許文献１に記載の方法をはじめとする従来の方法によれば、アルキルスルホニルカルバメートを製造するために、リフラックス条件下において例えば１５時間程度の長時間を要する。工業的な製造のためには、反応速度の更なる向上が望まれる。

そこで、本発明は、従来の方法と比較してより速い反応速度でアルキルスルホニルカルバメートを製造する方法を提供することを目的とする。

本発明は、以下に示すとおりの、アルキルスルホニルカルバメートの製造方法に関する。
項１．式（１）：

（式中、Ｒ^１は炭素数１〜４のアルキル基を示す。）で表されるアルキルスルホンアミドと式（２）：

（式中、Ｘはハロゲン原子を示し、Ｒ^２は炭素数１〜４のアルキル基を示す。）で表されるハロ炭酸アルキルエステルとを、親水性有機溶媒、アルカリ金属炭酸塩及び水を含む反応液中で反応させて、式（３）：

（式中、Ｒ^１は式（１）におけるＲ^１と同じ基を示し、Ｒ^２は式（２）におけるＲ^２と同じ基を示す。）で表されるアルキルスルホニルカルバメートを生成させる工程を備える、アルキルスルホニルカルバメートの製造方法。
項２．アルカリ金属炭酸塩の一部が、懸濁粒子として前記反応液中に分散している、項１に記載のアルキルスルホニルカルバメートの製造方法。
項３．親水性有機溶媒がアセトンである、項１又は２に記載のアルキルスルホニルカルバメートの製造方法。
項４．アルカリ金属炭酸塩が、炭酸ナトリウム及び／又は炭酸カリウムである、項１〜３のいずれか一項に記載のアルキルスルホニルカルバメートの製造方法。

本発明によれば、従来の方法と比較してより速い反応速度でアルキルスルホニルカルバメートを製造する方法が提供される。

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

本実施形態に係る方法は、アルキルスルホンアミドとハロ炭酸アルキルエステルとを、親水性有機溶媒、アルカリ金属炭酸塩及び水を含む反応液中で反応させて、アルキルスルホニルカルバメートを生成させる工程を備える。本実施形態に係る方法は、通常は禁水条件で行われるアルキルスルホンアミドとハロ炭酸アルキルエステルとの反応を、親水性有機溶媒、アルカリ金属炭酸塩及び水を含む反応液中で反応させることが特徴の一つである。

本実施形態に係る方法において原料として用いられるアルキルスルホンアミドは、下記式（１）で表される。

式（１）中、Ｒ^１は炭素数１〜４のアルキル基を示す。Ｒ^１は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基及びｔｅｒｔ−ブチル基等の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であり得る。

式（１）のアルキルスルホンアミドは、例えば、メタンスルホンアミド、エタンスルホンアミド、プロパンスルホンアミド、ｉｓｏ−プロパンスルホンアミド、ブタンスルホンアミド、ｉｓｏ−ブタンスルホンアミド、ｓｅｃ−ブタンスルホンアミド及びｔｅｒｔ−ブタンスルホンアミド等から選ばれる。

式（１）のアルキルスルホンアミドを製造する方法は、特に制限されない。例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９９４，３７，２４０−２４７に記載の方法等によれば、比較的容易にアルキルスルホンアミドを製造することができる。

アルキルスルホンアミドと反応させるハロ炭酸アルキルエステルは、式（２）で表される。

式（２）中、Ｘはハロゲン原子を示し、Ｒ^２は炭素数１〜４のアルキル基を示す。

Ｘは、好ましくは塩素原子又は臭素原子であり、より好ましくは塩素原子である。

Ｒ^２は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ｉｓｏ−プロピル基、ブチル基、ｉｓｏ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基及びｔｅｒｔ−ブチル基等の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であり得る。これらの中でもエチル基が好適である。

式（２）のハロ炭酸アルキルエステルは、例えば、クロロ炭酸メチルエステル、クロロ炭酸エチルエステル、クロロ炭酸プロピルエステル、クロロ炭酸ｉｓｏ−プロピルエステル、クロロ炭酸ブチルエステル、クロロ炭酸ｉｓｏ−ブチルエステル、クロロ炭酸ｓｅｃ−ブチルエステル、クロロ炭酸ｔｅｒｔ−ブチルエステル、ブロモ炭酸メチルエステル、ブロモ炭酸エチルエステル、ブロモ炭酸プロピルエステル、ブロモ炭酸ｉｓｏ−プロピルエステル、ブロモ炭酸ブチルエステル、ブロモ炭酸ｉｓｏ−ブチルエステル、ブロモ炭酸ｓｅｃ−ブチルエステル及びブロモ炭酸ｔｅｒｔ−ブチルエステル等から選ばれる。これらの中でも入手が容易であること等から、クロロ炭酸エチルエステルが特に好ましい。

ハロ炭酸アルキルエステルの割合は、アルキルスルホンアミド１モルに対して０．８〜２．５モルであることが好ましい。この割合が０．８モル未満であると、反応が完結しにくくなる傾向があり、２．５モルを超えると、副生成物が多く生成され収率が低下する可能性がある。同様の観点から、ハロ炭酸アルキルエステルの割合は、アルキルスルホンアミド１モルに対して１．０〜２．０モルであることがより好ましい。

反応溶媒として用いられる親水性有機溶媒は、例えば、アセトン及びメチルエチルケトン等のケトン類、並びに、ジエチルエーテル、ジオキサン及びテトラヒドロフラン等のエーテル類から選ばれる少なくとも１種の有機溶媒を含む。これらの中でもアセトン及びテトラヒドロフランが好ましい。さらに、安価で毒性が低い等の観点からアセトンが好ましい。

親水性有機溶媒の割合は、アルキルスルホンアミド１００質量部に対して、好ましくは３００〜２５００質量部である。

アルカリ金属炭酸塩は、例えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム及び炭酸カリウム等から選ばれる少なくとも１種を含む。これらの中でも、炭酸ナトリウム及び炭酸カリウムが特に好適である。アルカリ金属炭酸塩は、１種単独であってもよいし、２種以上の組み合わせであってもよい。

アルカリ金属炭酸塩の割合は、アルキルスルホンアミド１モルに対して０．５〜５．０モルであることが好ましい。この割合が０．５モル未満であると収率が低下する傾向があり、５．０モルを超えると、それに見合う効果が得られにくく、経済的に不利になる傾向がある。同様の観点から、アルカリ金属炭酸塩の割合は、アルキルスルホンアミド１モルに対して２．０〜３．０モルであることがより好ましい。

反応液中の水の量は、アルキルスルホンアミド１００質量部に対して、好ましくは１０〜４００質量部である。水の量が１０質量部未満であると、反応促進の効果が小さくなる傾向があり、４００質量部を超えると、ハロ炭酸アルキルエステルの分解が起こりやすくなり、その結果としてアルキルスルホニルカルバメートの収率が低下する可能性がある。同様の観点から、水の量は、アルキルスルホンアミド１００質量部に対して、より好ましくは２０〜２００質量部、さらに好ましくは２０〜１５０質量部である。

本実施形態に係る方法の手順は特に制限されないが、例えば、まず反応容器中にアルキルスルホンアミド、親水性有機溶媒及び水を含み、アルキルスルホンアミドの一部又は全部が溶解している反応液を準備し、そこにアルカリ金属炭酸塩を加え、その後、反応液にハロ炭酸アルキルエステルを加える方法が挙げられる。ハロ炭酸アルキルエステルを反応液に加える方法は特に限定されないが、例えば１〜５時間をかけてハロ炭酸アルキルエステルを反応液に滴下することができる。

反応液に加えられたアルカリ金属炭酸塩の一部は、反応開始から反応終了までの間、懸濁粒子として反応液中に分散していることが好ましい。親水性有機溶媒へのアルカリ金属炭酸塩の溶解性は一般に低いことから、親水性有機溶媒中では、アルカリ金属炭酸塩の少なくとも一部が未溶解のまま反応液に懸濁することが多い。本実施形態に係る方法の場合、反応液中に水が更に存在していることにより、アルカリ金属炭酸塩の一部が反応液に溶解し易くなり、その結果、大きな反応促進の効果が奏されると考えられる。しかも、理由は詳らかではないが、アルカリ金属炭酸塩の一部が未溶解の状態で当該反応を行うと、水によるハロ炭酸アルキルエステルの分解が起こりにくく、その結果として高い収率が維持され易いと考えられる。

アルキルスルホンアミドとハロ炭酸アルキルエステルとを反応させる温度は、特に限定されないが、２０〜６０℃であることが好ましく、４５〜６０℃であることがより好ましい。反応時間は、滴下時間及び反応温度等により異なるために一概にはいえない。例えばハロ炭酸アルキルエステルを滴下する場合、反応時間は、滴下終了後、０．５〜３時間であることが好ましい。

式（１）のアルキルスルホンアミドと式（２）のハロ炭酸アルキルエステルとの反応により、式（３）で表されるアルキルスルホニルカルバメートが生成する。式（３）中のＲ^１は式（１）のＲ^１と同じ基、Ｒ^２は式（２）のＲ^２と同じ基である。

生成したアルキルスルホニルカルバメートは、例えば、水洗、抽出、濃縮等の常法の工程を経て単離することができる。

式（３）のアルキルスルホニルカルバメートは、例えば、エチル−メタンスルホニルカルバメート、エチル−ｓｅｃ−ブタンスルホニルカルバメート又はエチル−ｔｅｒｔ−ブタンスルホニルカルバメート等であり得る。本実施形態に係る方法は、これらアルキルスルホニルカルバメートを製造する上で特に好適である。

以下に実施例および比較例を挙げ、本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。

アルキルスルホニルカルバメートの純度は、以下の条件のＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）測定から求めた。
・装置：島津ＬＣ１０Ａシステム
・カラム：ＹＭＣ−Ｐａｃｋ ４．６ｍｍφ×２５ｃｍ（ＧＬ Ｓｃｉｅｎｃｅ社製）
・検出器：ＲＩ
・カラム温度：４０℃
・注入量：１０μｌ
・移動相：メタノール／水（りん酸０．１ｗｔ％添加）＝３０／７０
・移動相流量：１．０ｍｌ／ｍｉｎ

実施例１
撹拌機、温度計、還流冷却器及び滴下ロートを備え付けた３Ｌ容の四つ口フラスコに、ｓｅｃ−ブタンスルホンアミド６８．６ｇ（０．５モル）、アセトン１５００ｇ、水３５ｇ、及び炭酸カリウム２０７．３ｇ（１．５モル）を仕込んで、ｓｅｃ−ブタンスルホンアミドが溶解し、炭酸カリウムが懸濁している反応液を調製した。５０℃に昇温した後、反応液にクロロ炭酸エチルエステル１０８．５ｇ（１．０モル）を１時間かけて滴下し、さらに同温度で２時間攪拌した。反応終了後、溶媒を留去し、副生した無機塩を除去するために、水８００ｇを添加してから３５質量％塩酸水溶液２０８．３ｇ（２．０モル）を滴下した。その後酢酸エチルで抽出し、酢酸エチル溶液を濃縮することにより、エチル−ｓｅｃ−ブタンスルホニルカルバメート９４．２ｇ（収率９０％）を得た。得られたエチル−ｓｅｃ−ブタンスルホニルカルバメートの純度をＨＰＬＣにより測定したところ、９９．０面積％であった。

実施例２
撹拌機、温度計、還流冷却器及び滴下ロートを備え付けた３Ｌ容の四つ口フラスコに、ｔｅｒｔ−ブタンスルホンアミド６８．６ｇ（０．５モル）、アセトン１５００ｇ、水３５ｇ、及び炭酸カリウム２０７．３ｇ（１．５モル）を仕込んで、ｔｅｒｔ−ブタンスルホンアミドが溶解し、炭酸カリウムが懸濁している反応液を調製した。５０℃に昇温した後、反応液にクロロ炭酸エチルエステル１０８．５ｇ（１．０モル）を１時間かけて滴下し、さらに同温度で２時間攪拌した。反応終了後、溶媒を留去し、副生した無機塩を除去するために、水８００ｇを添加してから３５質量％塩酸水溶液２０８．３ｇ（２．０モル）を滴下した。その後酢酸エチルで抽出し、酢酸エチル溶液を濃縮することにより、エチル−ｔｅｒｔ−ブタンスルホニルカルバメート９４．２ｇ（収率９０％）を得た。得られたエチル−ｔｅｒｔ−ブタンスルホニルカルバメートの純度をＨＰＬＣにより測定したところ、９９．１面積％であった。

実施例３
撹拌機、温度計、還流冷却器及び滴下ロートを備え付けた３Ｌ容の四つ口フラスコに、ｉｓｏ−プロパンスルホンアミド６１．６ｇ（０．５モル）、アセトン１５００ｇ、水３５ｇ、及び炭酸カリウム２０７．３ｇ（１．５モル）を仕込んで、ｉｓｏ−プロパンスルホンアミドが溶解し、炭酸カリウムが懸濁している反応液を調製した。５０℃に昇温した後、反応液にクロロ炭酸エチルエステル１０８．５ｇ（１．０モル）を１時間かけて滴下し、さらに同温度で２時間攪拌した。反応終了後、溶媒を留去し、副生した無機塩を除去するために、水８００ｇを添加してから３５質量％塩酸水溶液２０８．３ｇ（２．０モル）を滴下した。その後酢酸エチルで抽出し、酢酸エチル溶液を濃縮することにより、エチル−ｉｓｏ−プロパンスルホニルカルバメート８８.８ｇ（収率９１％）を得た。得られたエチル−ｉｓｏ−プロパンスルホニルカルバメートの純度をＨＰＬＣにより測定したところ、９９．１面積％であった。

実施例４
撹拌機、温度計、還流冷却器及び滴下ロートを備え付けた３Ｌ容の四つ口フラスコに、ｔｅｒｔ−ブタンスルホンアミド６８．６ｇ（０．５モル）、アセトン１５００ｇ、水３５ｇ、及び炭酸カリウム２０７．３ｇ（１．５モル）を仕込んで、ｔｅｒｔ−ブタンスルホンアミドが溶解し、炭酸カリウムが懸濁している反応液を調製した。５０℃に昇温した後、反応液にクロロ炭酸メチルエステル９４．５ｇ（１．０モル）を１時間かけて滴下し、さらに同温度で２時間攪拌した。反応終了後、溶媒を留去し、副生した無機塩を除去するために、水８００ｇを添加してから３５質量％塩酸水溶液２０８．３ｇ（２．０モル）を滴下した。その後酢酸エチルで抽出し、酢酸エチル溶液を濃縮することにより、メチル−ｔｅｒｔ−ブタンスルホニルカルバメート８７．９ｇ（収率９０％）を得た。得られたメチル−ｔｅｒｔ−ブタンスルホニルカルバメートの純度をＨＰＬＣにより測定したところ、９９．１面積％であった。

比較例１
撹拌機、温度計、還流冷却器及び滴下ロートを備え付けた３Ｌ容の四つ口フラスコに、ｓｅｃ−ブタンスルホンアミド６８．６ｇ（０．５モル）、アセトン１５００ｇ、及び炭酸カリウム２０７．３ｇ（１．５モル）を仕込んで、ｓｅｃ−ブタンスルホンアミドが溶解し、炭酸カリウムが懸濁している反応液を調製した。５０℃に昇温した後、反応液にクロロ炭酸エチルエステル１０８．５ｇ（１．０モル）を１時間かけて滴下し、さらに同温度で２時間攪拌し、反応液の一部を分取して、無機塩の除去等の前処理をした後にＨＰＬＣにて分析したところ、エチル−ｔｅｒｔ−ブタンスルホニルカルバメートは２９．５面積％であり、原料のｔｅｒｔ−ブタンスルホンアミドは７０．５面積％であった。引き続き、１３時間攪拌し、反応終了後、溶媒を留去し、副生した無機塩を除去するために、水８００ｇを添加してから３５質量％塩酸水溶液２０８．３ｇ（２．０モル）を滴下した。その後酢酸エチルで抽出し、酢酸エチル溶液を濃縮することにより、エチル−ｓｅｃ−ブタンスルホニルカルバメート９３．１ｇ（収率８９％）を得た。得られたエチル−ｓｅｃ−ブタンスルホニルカルバメートの純度をＨＰＬＣにより測定したところ、９９．０面積％であった。

以上の実験結果から示されるように、親水性有機溶媒（アセトン）及び水を含む反応液を用いた実施例によれば、２時間の反応によって高い収率でアルキルスルホニルカルバメートを生成させることができた。一方、水を含まない反応液を用いた比較例では、２時間の反応では原料が多く残存し、反応が十分に進行していなかった。

本発明に係る方法によれば、例えば、抗ガン剤、抗肥満剤及び高脂血症剤等の医薬中間体、並びに、種々の農薬の合成用中間体として有用なアルキルスルホニルカルバメートを、十分に高い反応速度で製造することができる。

Claims (6)

1. 式（１）：
   

   

   
   （式中、Ｒ^１は炭素数１〜４のアルキル基を示す。）で表されるアルキルスルホンアミドと式（２）：
   

   

   
   （式中、Ｘはハロゲン原子を示し、Ｒ^２は炭素数１〜４のアルキル基を示す。）で表されるハロ炭酸アルキルエステルとを、親水性有機溶媒、アルカリ金属炭酸塩及び水を含む反応液中で反応させて、式（３）：
   

   

   
   （式中、Ｒ^１は式（１）におけるＲ^１と同じ基を示し、Ｒ^２は式（２）におけるＲ^２と同じ基を示す。）で表されるアルキルスルホニルカルバメートを生成させる工程を備え、
   前記反応液中の前記水の量は、前記アルキルスルホンアミド１００質量部に対して、１０〜４００質量部である、
   アルキルスルホニルカルバメートの製造方法。
2. 前記アルカリ金属炭酸塩の一部が、懸濁粒子として前記反応液中に分散している、請求項１に記載のアルキルスルホニルカルバメートの製造方法。
3. 前記親水性有機溶媒が、ケトン類及びエーテル類から選ばれる少なくとも１種の有機溶媒を含む、請求項１又は２に記載のアルキルスルホニルカルバメートの製造方法。
4. 前記親水性有機溶媒がアセトンである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のアルキルスルホニルカルバメートの製造方法。
5. 前記アルカリ金属炭酸塩が、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム及び炭酸カリウムから選ばれる少なくとも１種を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアルキルスルホニルカルバメートの製造方法。
6. 前記アルカリ金属炭酸塩が、炭酸ナトリウム及び／又は炭酸カリウムである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のアルキルスルホニルカルバメートの製造方法。